元宇宙核心层终端入口发展情况

相较于其他终端入口，虚拟现实（VR/AR/MR/XR）头显的感知体验和交互特性直接决定了元宇宙对于用户的吸引力，其也是实现计算、感知、交互、融合等功能的重要载体。本文以虚拟现实头显为主要对象，在以下几方面进行分析：

全球虚拟现实头显市场迎来高速增长，Meta 及微软分别居于 VR 及 AR 终端市场龙头地位。IDC 数据显示，2021年全球 VR/AR 头显出货量达到 1123 万台，市场同比增长92.1%。其中 VR 头显出货量达 1095 万台，2C 端 VR 头显出货量首次超过 2B 端，VR 头显开启消费级市场之路。预计2022 年全球 VR 头显出货量将突破 1573 万台，同比增长43.6%。Meta 旗下 Oculus Quest 2 出货量约 880 万台，市场占有率 80%，已成为全球 VR 头显市场的代表性产品。AR眼镜市场龙头地位被微软占据。国内品牌方面，字节跳动旗下 VR 头显品牌 Pico 市场占有率为 6%，全球第二。我国 VR头显设备市场较小，2021 年出货量不足百万台，其中 Pico、爱奇艺瓜分了过半市场份额。虚拟现实头显设备持续发展及迭代，离不开芯片、光学、显示等核心器件的有力支撑。

芯片：高通骁龙 XR2 成为主流选择，本土化产品实现初步应用。处理器芯片方面，2018 年全球首个 XR 专用芯片高通骁龙 XR1 平台改变了整个虚拟现实头显的格局，2019年高通推出全球首款支持 5G 的 XR 平台——骁龙 XR2，其支持 3K 单眼分辨率、8K 360°全景视频、七路并行摄像头，目前已成为2000-4000元消费级产品VR/AR头显的主流选择。

光学器件：VR 与 AR 头显采用的光学方案明显不同。 VR 光学器件主要以菲涅尔透镜方案为主，pancake 方案市场逐步扩大。目前 Meta、Pico 等主流 VR 设备均采用菲涅尔透镜方案，但由于焦距问题头显相对笨重；pancake 方案可将整机厚度减少 48%、模组厚度减少 56%、整机重量 40%。 AR 光学器件主要分为棱镜、自由曲面、BB（BirdBath）和光波导等方案，其中棱镜方案主要用于骑行头盔等辅助产品，但存在视场角小的问题，典型产品为 Google Glass；自由曲面方案采用具备一定反射/透射（R/T）值的自由曲面反射镜，可全覆盖佩戴者的眼睛，给用户带来较好的成像质量，但存在重量大、光机透过率较低的问题，代表性产品有日本爱普生公司的 BT-200，美国梦境视觉公司的Meta2 系列 AR 眼镜；BB 方案则是将来自显示源的光线投射至 45 度角的分光镜上，分光镜具有反射和透射值（R/T），允许光线以 R 的百分比进行部分反射，其余部分则以 T 值传输，用户可同时看到现实世界的物理对象，以及由显示器生成的虚拟影像。

目前市面上的消费级 AR 眼镜多采用 BB 方案，如 ODG R8 和 R9，其中 ODG 有 50 度的视场角，其光机厚度则超过 20mm，透过率较低。光波导方案分为几何光波导和衍射光波导，其中几何光波导又称阵列光波导，其采用半透半反镜阵列作为出瞳扩展器，服从的是入射角等于反射镜的反射定律，对构成全彩显示的三原色的入射光无色散作用，从而可以保证画面无明显的色彩偏差，但由于目前生产工艺及制造的瓶颈，几何光波导显示有明显的光栅条纹，影响可视性。衍射光波导采用的是衍射光栅作为耦入耦出器件，目前使用较多的衍射光栅方案有 Hololens 的倾斜光栅、Magic Leap 的二元光栅以及 WaveOptics 的圆柱光栅，但无论何种形式光栅，均会出现色散效应，所以无法做到较好的色彩表现，同时衍射光波导的光效相比几何光波导也较差。

近眼显示器件：VR 与 AR 头显对显示器件需求差别较大。VR 头显追求高分辨率、大视场角，目前主流产品采用TFT-LCD（快速响应液晶），其存在显示颗粒感严重、重量大问题。苹果预计 2022 年第四季度发布 VR 眼镜，将搭载索尼 4K Micro OLED 显示屏，相对于 TFT-LCD 而言，其像素尺寸及屏幕大小均能得到稳步进步。AR 头显则追求轻量型、低功耗和高亮度，目前 AR 头显主要有 4 种显示器件，分别是硅基 LCoS 显示器、硅基 Micro OLED 显示器、硅基 Micro LED 显示器以及 DLP 显示器。硅基 LCoS 显示器的优点是分辨率高，亮度随光源亮度变化，缺点是成像系统复杂，对比度较低；硅基 Micro OLED 显示器的优点是自发光，成像系统简单，缺点是亮度低，寿命较短；硅基 Micro LED 显示器的优点是自发光，成像系统简单，亮度与对比度高，缺点是目前彩色技术方案不够成熟，整体良率较低；DLP 显示器的优点是光效高，缺点是成像系统复杂，分辨率较低。目前业界普遍认为 3-5 年内 AR 头显采用的技术方案为硅基 LCoS显示器与单色硅基 Micro LED 显示器，而 5 年后则基本采用彩色硅基 Micro LED 显示器。